Sonay GEDİK
T.C.
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
RADYASYON ONKOLOJİSİ ANABİLİM DALI
RADYASYON ONKOLOJİSİ ANABİLİM DALI YÜKSEK LİSANS TEZİ
METASTATİK VERTEBRA RADYOTERAPİSİNDE 3B-KRT, YART VE VMAT PLANLAMA YÖNTEMLERİNİN DOZİMETRİK
KARŞILAŞTIRILMASI
SONAY GEDİK
(YÜKSEK LİSANS)
BURSA-2017
2017
T.C.
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
RADYASYON ONKOLOJİSİ ANABİLİM DALI
METASTATİK VERTEBRA RADYOTERAPİSİNDE 3B-KRT, YART VE VMAT PLANLAMA YÖNTEMLERİNİN
DOZİMETRİK KARŞILAŞTIRILMASI
SONAY GEDİK (YÜKSEK LİSANS TEZİ)
DANIŞMAN:
Doç.Dr. Sibel KAHRAMAN ÇETİNTAŞ
BURSA-2017
SAĞLIK BILIMLERI ENSTITÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ'NE
Uludağ Üniversitesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı Yüksek Lisans öğrencisi Sonay Gedik tarafından hazırlanan `Metastatik Vertebra Radyoterapisinde 3B-KRT, YART ve VMAT Planlama Yöntemlerinin Dozimetrik Karsılaştınlmasi" konulu Yüksek Lisans/Doktora tezi Il /07/2017 günü, 13:00- 14:00 saatleri arasında yapılan tez savunma sınavında jüri tarafından oy birliği/oy çokluğu ile kabul edilmiştir.
Adı-Soyadı
Tez Danışmanı Doç. Dr. Sibel KAHRAMAN ÇETİNTA
Üye
Üye Prof. Dr. A.Filiz BAYTAŞ
Üye Doç.Dr. Candan DEMIRÖZ ABAKAY
Üye
Bu tez Enstitü Yönetim Kurulu'nun
tarih ve sayılı toplantısında alınan numaralı kararı ile kabul edilmiştir.
Prof.Dr. Gülşah ÇEÇENER Enstitü Müdürü
IV
İÇİNDEKİLER Dış kapak İç Kapak ETİK BEYAN KABUL ONAY
ÖZET ... VII İNGİLİZCE ÖZET ... VIII
1. GİRİŞ ... 1
2. GENEL BİLGİLER ... 4
2.1. Spin (Omurga) Anatomisi ... 4
2.2. Vertebra Metastazlarına Tedavi Yaklaşımları ... 5
2.3. Radyoterapinin Önemi ve Yan Etkileri ... 5
2.3.1. Radyoterapinin Önemi ... 5
2.3.2. Radyoterapinin Yan Etkileri ... 5
2.4. Radyasyon Dedeksiyonu ve Dozimetreler ... 7
2.5. Lineer Hızlandırıcılar ... 8
2.5.1. Lineer Hızlandırıcı Çalışma Prensibi ve Bazı Önemli Donanımları ... 8
2.5.1.1. Lineer Hızlandırıcı Çalışma Prensibi ... 8
2.5.1.2. Çok Yapraklı Kolimatör ... 8
2.5.1.3. Lifler Arası Geçirgenlik ve Lif Geçirgenliği ... 9
2.5.1.4. Tongue ve Groove (Dil ve Yuva) Etkisi ... 9
2.6. İleri (Forward) Planlama ve Ters (İnverse) Planlama ... 10
2.6.1. Üç Boyutlu Konformal Radyoterapi ... 10
2.6.2. Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi (YART) ... 11
2.6.3. Volumetrik Ayarlı Ark Terapi ... 11
2.7. Foton Doz Hesaplama Yöntemleri (Planlama Algoritmaları) ... 12
2.7.1. Düzeltme/Ölçüm Tabanlı Algoritmalar: ... 12
2.7.2. Model Tabanlı Algoritmalar: ... 12
2.7.3. Monte Carlo Tabanlı Algoritmalar: ... 13
2.8. Konformalite ve Homojenite İndeksleri ... 13
2.9. Doz Sınırlamaları ... 14
3. GEREÇ VE YÖNTEMLER ... 15
3.1. Gereçler ... 15
3.1.1. SIEMENS Somatom Emotion Duo BT ve Simülatör Ünitesi ... 15
3.1.2. Siemens Artiste Lineer Hızlandırıcı Cihazı ... 16
3.1.3. Elekta Synergy Lineer Hızlandırıcı Cihazı ... 16
3.1.4. Alderson Randofantom ... 16
3.2. Yöntem ... 17
3.2.1. Randofantomun BT Görüntüsü ile 3B-KRT Tedavi Planının Yapılması 18 3.2.2. Randofantomun BT Görüntüsü ile YART Tedavi Planı Yapılması ... 20
3.2.3.Randofantomun BT Görüntüsü ile VMAT Tedavi Planı Yapılması ... 22
4.BULGULAR ... 27
4.1.Veriler... 28
4.1.1 Servikal Vertebra Planlarında Elde Edilen Veriler ... 28
4.1.2 Lomber Vertebra Planlarında Elde Edilen Veriler ... 36
5. TARTIŞMA VE SONUÇ ... 48
5.1. Servikal Vertebra İçin Hesaplanan Tedavi Planlarının Karşılaştırılması .. 48
5.2. Lomber Vertebra Tedavi Planlarının Karşılaştırılması ... 53 V
6. KAYNAKLAR ... 58 7. KISALTMALAR ... 60
VI
ÖZET
Vertebra metastazları, kanser hastalarında sık karşılaşılan ve sağ kalımı etkileyen önemli bir durumdur. Tedavi yöntemleri cerrahi, radyoterapi ya da cerrahi sonrası radyoterapidir.
Vertebra metastaz radyoterapisinde, Üç Boyutlu Konformal Radyoterapi (3B- KRT)’nin kullanılması yaygındır ve Yoğunluk Ayarlı Ark Terapi (YART) ve Volümetrik Ark Terapi (VMAT) yöntemleri de kullanılabilmektedir.
Bu çalışmanın amacı, palyatif vertebra radyoterapisinde farklı tedavi planlama yöntemlerinin kullanılmasının sebep olacağı avantaj ve dezavantajları ortaya çıkarmaktır. Bu amaçla Uludağ Üniversitesi Tıp Fakültesi Radyasyon Onkolojisi Anabilimdalı’nda bulunan rando fantom ile çalışılmıştır. Rando fantomun bilgisayarlı tomografi görüntüsü üzerinde, servikal ve lomber vertebralar ayrı ayrı ışınlanacak şekilde; servikal vertebra için bir 3B-KRT, iki VMAT ve üç YART tekniği ile, lomber vertebra için ise üç farklı 3B-KRT ve iki farklı VMAT ve YART tekniği ile tedavi planları hesaplanmıştır. 3B-KRT tekniği ile tedavi planı hesaplamak için Anabilimdalı’nda bulunan CMS XiO Tedavi Sistemi, YART ve VMAT tekniği için ise Monaco Tedavi Planlama Sistemi kullanılmıştır.
Çalışmanın tamamlanmasıyla, hazırlanan tedavi planları kritik organ dozları, homojenite ve konformite açısından karşılaştırılmıştır.
Kritik organ dozları; servikal vertebra ışınlanmasında tiroid, oral kavite, larenks, karotis, özefagus ve lomber vertebra ışınlanmasında böbrek açısından çok büyük önem arz etmektedir.
Bu çalışmada elde edilen verilere göre rando fantomda yer alan kritik organların tamamı QUANTEC’te belirtilen doz limitlerinin altındadır ve kritik organ dozlarının en iyi korunduğu planlar, kullanılan tekniklere göre değişiklik göstermektedir. Servikal vertebra radyoterapisinde homojenite ve konformite indeks değerleri bakımından VMAT ve YART tekniği ile hesaplanan planlamalar 3B-KRT tekniği ile hesaplanana göre üstünlük göstermektedir. Lomber vertebra için hesaplanan tedavi planlamalarında ise homojenite indeks değeri VMAT ve YART tedavi planlarında üstünken, konformite indeks değeri bakımından YART diğer tekniklere göre üstün olduğu sonucuna varılmıştır.
Anahtar kelimeler: Radyoterapi, Vertebra Metastazları, İkincil Kanserler, 3B-KRT, VMAT, YART
VII
İNGİLİZCE ÖZET
Dosimetric comparison of 3DRT, IMRT and VMAT plans in metastatic vertebra radiotherapy
Vertebra metastases can be seen during the prognosis of cancer patients.
Treatment ways of the metastasis are radiotherapy, chemotherapy and surgery. Three dimensional conformal therapy (3D-CRT) is widely used in the treatment of vertebra metastases. Also, Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT) and Volumetric Arc Therapy (VMAT) are used too.
The aim of this study is to examine the advantages and disadvantages of the different radiotherapy techniques. In the aspect of this goal, it is studied with a randophantom in Uludag University Medicine Faculty, Radiation Oncology Department. By using a computerized tomography imageof the phantom, one 3D- CRT plan, two VMAT and three IMRT plans for servical vertebra; three different 3D-CRT plans, two VMAT and two IMRT plans for lomber vertebra are calculated.
To calculate 3D-CRT plans, CMS XiO Treatment System is used and to calculate VMAT and IMRT plans Monaco Treatment Planning System is used in the department.
The study concludes with the dosimetric comparison of the treatment plans in the spect of critical organ doses, homogenity and conformity index. Especially thyroid doses and kidney doses are important for this work.
As a result of this study, doses of all the critical organs in randophantom are suitable for QUANTEC Dose Limit Report and critical organ doses depend on the techniques which used in radiotherapy. According to homogenity and conformity indices, VMAT and IMRT plans are better than one in 3D-CRT plans in servical vertebra radiotherapy plans. According to the results of lomber vertebra radiotherapy plans, homogenity inex is better in VMAT and IMRT plans. Also for lomber vertebra treatment plans, IMRT technique is better than other techniques by conformity index.
Key words: Radiotherapy, Vertebra Metastases, Secondary Cancer, 3D-CRT, VMAT,IMRT
VIII
1. GİRİŞ
Vertebra metastazları, kanser hastalarının izleminde sık karşılaşılan bir durumdur (Fourney ve ark., 2004). Son zamanlarda, kanser tanı ve tedavi oranı artmaktadır. Kanser tedavisinde erken tanı ile hastaların sağ kalımları artmıştır. İzlem süresi içinde kemik metastazı izlenme oranları da artmaktadır. Olgular lokal ileri evre ya da metastatik olgular bile modern kemoterapi ve radyoterapi yöntemleri ile uzun süre yaşayabilmektedirler. Torakal ve lomber solid kemik metastazlı ya da oligometastazlı olgularda kombine tedavilerle tam kür sağlanabilmektedir. Bu bağlamda metastatik hastalarda da sağ kalım artmaktadır. Radyoterapide amaç hem metastazın semptomlarını azaltmak ya da ortadan kaldırmak hem de kür elde etmektir. Radyasyonun küratif amaçla kullanıldığı kemik metastazlarında CTV’nin verilen tüm dozu alması ile tümörün yok edilmesi amaçlanmaktadır. Ek olarak da radyoterapi alanında olan organların korunması amaçlanmaktadır. Yine lokal ileri ve metastatik olgularda izlem süresinde ikinci ışınlama, aynı yerde metastaz tekrar etmesi ya da aynı yerde ikinci primer tümör gelişimi sebebi ile olabilmektedir.
Kanser hastalarının yaklaşık olarak üçte birinde kemik metastazı gelişir ve bu metastazların yüzde yetmişi vertebra metastazıdır (Wong ve ark., 1990). Kolorektal kanserlerin yüzde 10’unda kemik metastazı görülür (Lee ve ark., 2013). Walther ’in 1948 yılında kanser sebebiyle hayatını kaybeden 3500 hasta otopsisi üzerinde yaptığı bir çalışmaya göre tüm prostat kanserlerinin yüzde altmışaltısında, meme kanseri hastalarının yüzde kırkdördünde, tiroid kanseri hastaların yüzde otuzsekizinde kemik metastazı geliştiği tespit edilmiştir (Walther ve ark., 1948). Diğer araştırmalarda belirtildiğine göre ise metastazlarda en çok tutulan kemikler %90 oranında aksiyal iskelet (spinal kolon, pelvis, kafatası), femur ve humerustur. Genellikle çok merkezli tutulum söz konusudur (Devita ve ark., 2001). Çoğu kanser vakalarında kemik metastazı meydana gelme olasılığı olsa da, meme, akciğer, prostat, böbrek ve tiroid kanserleri kemik metastazlarına en sık yol açan kanserlerdir ve bu grup metastazların
%90’ını oluştururlar (Çetintaş ve ark., 2005). Tüm kanser hastalarının yüzde 70’inin 65 yaş ve üzeri yaşlarda kaybedildiği tahmin edilmektedir (Yancik ve ark., 2000).
1
Kemik metastazı olan hastaların üçte ikisinden fazlasını 40-60 yaş aralığındaki sınıf oluşturur. Kemik metastazları en çok kadınlarda meme kanserlerinde, erkeklerde prostat ve akciğer kanserlerinde görülür (Engin ve ark., 2005). Vertebra, akciğer ve karaciğerden sonra en sık metastaz meydana gelen yapıdır (Lubgan ve ark., 2015).
Vertebra metastazları kanser hastalarında önemli bir morbidite ve mortalite kaynağıdır (Fourney ve ark., 2004). Vertebrada korpus tutulumu öncelikli olup, lumbar seviye, torakal, servikal ve sakral bölgelere göre daha sık tutulur (Gong ve ark., 2008).
Vertebra metastazlı hastaların tedavisinde amaç ağrı kontrolü, nörolojik fonksiyonların korunması veya tedavisi, aynı zamanda hastanın ayakta kalmasını sağlamaktır (Lubgan ve ark., 2015). Vertebra metastazlı hastaların tedavisinde, klinik veri, mevcut semptomların görülme süresi, tümör türü, radyosensitivite, tümör konumu, vertebra dışı yayılım, metastatik vertebra sayısı ve hastanın tıbbi durumu gibi faktörler göz önünde bulundurularak karar verilir (Lubgan ve ark., 2015).
Cerrahi uygulanmasının en önemli nedeni epidural baskıyı azaltmak olmasına rağmen, aksiyel ya da fiziksel ağrı hasta morbiditesini olumsuz etkileyen önemli bir etkendir. Aksiyel ağrı hareketle artar, dinlenme halinde azalır (Fourney ve ark., 2004). Kanser yerleşiminde aksiyel ağrının en yaygın sebebi metastatik vertebra gövdesinin çökmesidir. Vertebra metastazlı hastaların tedavi yöntemleri medikal ilaç (kemoterapi-hormon-bifosfonat) tedavisi, cerrahi ve radyoterapi veya sadece radyoterapidir. Cerrahi daha agresif ve radyasyona dirençli tümörlerde hastanın tahmin edilen sağkalımı uzun ve küratif amaçla önerilir. Fakat spinal dayanıksızlık ve semptomlara da sebep olabilmektedir. Diğer durumlarda vertebra metastazlı hastaların tedavisinde radyoterapi tercih edilmektedir.
Vertebra metastazları, uzun sağ kalım beklenen kemik metastazlı hastalarda vertebra boyunca tüm kısımlarda meydana gelebilir. Tiroidin radyasyondan en çok etkilenen organların başında gelmesi, düşük dozlarda hipotiroidi veya tiroid fonksiyon bozukluğu görülmesi ve bunların yaygın olarak hastanın yaşam kalitesini etkilemesi ve cerrahinin de çoğunlukla servikal bölgede uygulanamamasından dolayı servikal vertebra radyoterapisi hasta sağ kalımı açısından önemlidir.
2
Radyoterapide sağlıklı doku ve organların aldıkları dozlar radyoterapi sırasında akut etkilerin tolere edilebilirliği ve radyoterapinin devamlılığı açısından önemlidir. Çünkü radyoterapi alanı içindeki organlar, özellikle özefagus, larenks ve böbrekler erken dönemde etkilenir. Oluşan semptomlar hastanın yaşam kalitesini ve beslenmesini bozar. Metastazlı hastalarda fraksiyon dozunun yüksek olması sebebi ile (2,5-3 Gy) akut yan etkiler daha erken belirmekte ve radyoterapinin devamını zorlaştırmaktadır. Literatüre bakıldığında, dünya çapında uygulanan metastatik vertebra radyoterapisinde 30 Gy 10 fraksiyon, 20 Gy 5 fraksiyon ve 8 Gy 1 fraksiyon şeklinde uygulanmaktadır (Gong ve ark., 2008). Vertebra metastazı radyoterapisinde 3B-KRT’nin kullanılması oldukça yaygındır. Fakat geliştirilen YART ve VMAT yöntemleri de kullanılabilmektedir (Lee ve ark., 2013) (Rehman ve ark., 2014).
Bu çalışmanın amacı, vertebra metastazlı hastalarda 3B-KRT, YART ve VMAT tedavi yöntemlerinin kullanılmasının, dozimetrik olarak sebep olacağı avantaj ve dezavantajları tespit etmektir.
Bu çalışmanın amacı, servikal vertebra radyoterapisinde 3B-KRT (Üç Boyutlu Konformal Radyoterapi), VMAT (Volumetrik Ark Terapi) ve YART (Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi) tedavi yöntemlerinden hangisinin PTV (Planning Target Volume= Planlanan Hedef Hacim)’de doz homojenitesi, maksimum plan dozu, fraksiyon başına düşen Monitor Unit (MU) ve riskli organlar açısından en uygun radyoterapi tekniği olduğunu tespit etmektir.
3
2. GENEL BİLGİLER 2.1. Spin (Omurga) Anatomisi
Columna Vertebralis, 33-34 adet omurdan oluşmuş kemik yapıdır. 70 cm uzunluğunda olan omurganın içinde boyu 43-45 cm arasında değişen omurilik bulunur. Sırt boyunca uzanan omurga, baş ve vücutta yer alan iç organların ağırlığını taşır ve bu organlara destek sağlar. Omuriliğe güvenli bir kılıf olma vazifesini görür.
Yukarıdan başlamak üzere ilk 24 omur, birbirine disk ve kıkırdakların bulunduğu eklemler vasıtasıyla bağlıdırlar. Bu omurlar; boyun omuru (servikal vertebra, 7 adet), sırt omuru (torakal vertebra, 12 adet) ve bel omuru (lomber vertebra, 5 adet) olmak üzere üç grupta sınıflanırlar. Diğer 9-10 adet omurun ilk beşi, kuyruk sokumu kemiğini (sakrum) ve en altta yer alan 4-5 adet omur ise kuyruk kemiğini (koksis) oluşturur (Şekil 1ve 2) (Netter Anatomi Atlası, 2010).
Şekil 1: Columna vertebralisin önden, sol yandan ve arkadan görünümü (Netter Anatomi Atlası, 2010)
4
Şekil 2: Vertebra transvers kesiti (Netter Anatomi Atlası, 2010)
2.2. Vertebra Metastazlarına Tedavi Yaklaşımları
Kemik metastazları, eksternal radyoterapi, radyonüklidler, cerrahi, kemoterapi ve bifosfanatlardan biri veya birkaçının birlikte uygulanması ile tedavi edilebilir (Dinçbaş ve ark., 2007).
2.3. Radyoterapinin Önemi ve Yan Etkileri 2.3.1. Radyoterapinin Önemi
Radyoterapi, semptomatik vertebra metastazında, ağrı palyasyonunda, nörolojik semptomlardan korunma veya kontrolünde, özellikle hassas hastalarda patolojik kırıklardan korunmada önemli bir rol oynar (Çetingöz ve ark., 2012).
Radyasyon ile kanseri kontrol ederken bir yandan da sağlam dokuların korunmasına dikkat edilmelidir (Hall ve ark., 2003).
Son yıllarda görüntü kılavuzluğunda yapılan radyoterapi, planlanan dozun spinal tümöre verilmesi ve spinal kord ya da etraf organların dozunun düşük tutulmasına olanak tanımaktadır (Lee ve ark., 2013).
2.3.2. Radyoterapinin Yan Etkileri
Radyoterapinin amacı, sağlıklı dokuları maksimum düzeyde koruyarak tümör hücrelerini yok etmektir. Fakat bazı durumlarda, tümör komşuluğundaki sağlıklı dokular da yüksek miktarda radyasyona maruz kalır.
Radyoterapi uygulamalarında, birincil (terapötik) ve ikincil (saçılan ve sızıntı) radyasyondan dolayı ikincil malign neoplazmalar meydana gelir. Bu oluşumlar radyasyonun yan etkileridir. Yan etkiler radyoterapi alanında etkilenen organ ve dokularda izlenir.
Radyasyonun yan etkileri ortaya çıkış süresine göre akut yan etkiler ve geç yan etkiler olmak üzere ikiye ayrılır.
5
• Radyoterapinin akut yan etkisi: Radyoterapi sırasında veya hemen sonrasında ortaya çıkan yan etkilerdir. Radyoterapiyi takiben ilk birkaç hafta veya ay içinde görülen yan etkilere ise subakut yan etkiler denir.
Erken yan etkiler bölünme hızı yüksek olan hücre ve dokularda (kemikiliği, cilt ve benzeri) daha sık görülür. Kısa süre içerisinde (birkaç gün) kök hücrelerin çoğalması ile düzelme meydana gelir (Dinçbaş ve ark., 2007). En sık rastlanan akut yan etkiler kan değerlerinde düşüş, ciltte eritem, deskuamasyon, hiperpigmentasyon, halsizlik, bulantı, kusma, özofajit ve radyasyon pnömönisi ve benzeri etkilerdir (Dinçbaş ve ark., 2007).
• Radyoterapinin geç yan etkisi: Radyoterapi sonrası en az birkaç ay (90 gün) sonra ortaya çıkan ve ömür boyu görülebilen yan etkilerdir. İkincil kanserler geç dönemde görülebilen yan etkilerdir.
Tablo1’de gösterildiği gibi, kanser ve 0,1-2,5 Sv arasında doza maruz kalan sağlıklı doku ve organ arasında lineer bir bağlantı vardır. Tabloda, toplamda 5 değeri üzerinden olasılık tanımlanmıştır (Hall ve ark., 2006).
Tablo 1. Organ başına ikincil kanser meydana gelme olasılığı (*ikincil kanser meydana gelme olasılığı bakımından birincil sıradaki organlar) (Hall ve ark., 2006).
Organ Olasılık(%Sv) Organ Olasılık(%/Sv)
Mide 1,10* Karaciğer 0,15
Kolon 0,85* Over 0,10
Akciğerler 0,85* Tiroid 0,08
Kemik İliği 0,50 Kemik yüzeyi 0,05
Özefagus 0,30 Cilt 0,02
Mesane 0,30 Diğer 0,50
Meme 0,20 Toplam 5,00
İlerleyen yıllarda Amerika Birleşik Devletleri’nde bulunan kanser merkezlerinde hastaların %10’unda ikincil kanser gelişmesi beklenmektedir. Bunun sebebi yaşam tarzı, genetik yatkınlık, radyoterapi veya kemoterapi görmüş olmaktır (Hall ve ark., 2006).
Radyoterapide radyasyona bağlı tümörlerde kür sağlanan genç hastalarda büyük önem arz etmektedir. Tedaviden 10 yıl sonra, ikincil kanser oluşma riski 70’te 1’dir. Radyasyona bağlı tümörlerin çoğu rektum, mesane, kolon, meme ve akciğerde meydana gelir. Bu tümörler tedavi alanı içinde ya da yakın sınırındadır. Ayrıca sarkomlar da en sık görülen solid ikincil kanserlerdir (Hall ve ark., 2006).
6
Birincil kanserlerin radyoterapisinde tümör tedavi edilirken, tümörün yakın komşuluğundaki bölgeler yerine tümörün uzağındaki organ dozları üzerinde bir çok çalışma yapılmıştır. Yalnızca uzak doku veya organ dozlarının araştırılmasının sebebi, tümör çevresinin de tedavi edilmesi gerektiğidir. Fakat Rehman ve arkadaşlarının belirttiğine göre çoğu ikincil kanserleri tümör komşuluğundaki yapılarda meydana gelmektedir (Rehman ve ark., 2014). Yapılan bir diğer çalışmada, ikincil tümörlerin %60 ve %90’ının tedavi alanından 5 cm uzaklıkta meydana geldiğini gösterilmiştir (Dorr ve ark., 2002).
Boice’in yaptığı bir çalışmaya göre ise birincil kanser tedavi alanın yakınında ikincil tümör gelişme olasılığı yüzde 43’tür (Boice, 1985).
Hall ve arkadaşlarının çalışmasına göre ise 1 Gy’lik doz ile kranyal radyoterapide ikincil kanser meydana gelme olasılığı 35 yaş ve altı için %5, 35-45 yaş arası için %3’ün altında, ileriki yaşlarda ise daha da azdır (Hall, 2006).
Riskli organ dozları ikincil kanserler açısından önemlidir. Bhatti ve diğerlerinin yaptığı bir çalışmaya göre çocukluk çağı kanserlerinde tiroid dozu 20 Gy’e kadar tiroid kanseri gelişme olasılığı ile doğru orantılıdır ve 22 Gy’ de en yüksek değere ulaşır (Bhatti ve ark., 2010).
2.4. Radyasyon Dedeksiyonu ve Dozimetreler
Farklı radyasyon çeşitlerinin madde ile etkileşimi, kaynak tarafından yayılan ve soğurulan radyasyon miktarının ölçülmesi için kullanılan mekanizmaların temelini oluşturur. Dedektörler bu mekanizmaların bir kısmını oluşturur.
Tüm vücut veya ekstremite radyasyon dozunun ölçülmesi amacı ile özel olarak tasarlanmış, kullanımı için özel prosedürler bulunan, her türlü aktif veya pasif ölçüm araçlarına dozimetre denir.
Radyasyona maruz kalınması söz konusu olduğunda, dozimetrelere bu maruziyetin miktarını belirlemek amacıyla radyasyon güvenliği ve benzeri sebeplerden ihtiyaç duyulur.
Dozimetreler kendi aralarında, doğrudan okunabilen yani aktif dozimetreler ve okunması için bir dizi işleme tabi tutulması gereken yani pasif dozimetreler olarak iki gruba ayrılır.
Aktif dozimetreler elektronik ve kalem dozimetrelerdir. Pasif dozimetreler ise film dozimetre, termolüminesans dozimetre (TLD), optik olarak simüle edilmiş
7
dozimetre (OSL), cam dozimetre ve kimyasal dozimetrelerdir (Coşkun M ve Coşkun M,2003).
2.5. Lineer Hızlandırıcılar
Havası alınmış bir cam tüp içerisinde, filamandan çıkan elektronların yüksek gerilim altında hızlandırılması ve ardından tungsten hedefe çarptırılması ile elde edilir. Elde edilen X ışınlarının enerjisini arttırmak için, uygulanan gerilim arttırılır.
Bu şekilde elde edilen yüksek enerjili X ışınlarının enerjisi maksimum 1 MV’e kadar çıkabilmektedir. 1 MV ve üzeri enerjilerde X ışını elde edilirken, yükseltilen voltaj miktarından dolayı yalıtım sorunu ile karşı karşıya kalınır. Daha yüksek enerjilerde radyasyon elde edebilmek için geliştirilen yöntemlerin ardından lineer hızlandırıcılar ile 25 MeV enerjiye sahip elektronlar üretilebilmektedir.
2.5.1. Lineer Hızlandırıcı Çalışma Prensibi ve Bazı Önemli Donanımları 2.5.1.1. Lineer Hızlandırıcı Çalışma Prensibi
Lineer hızlandırıcı çalışma prensibi hızlandırıcı tüp içerisinde elektromanyetik dalganın rezonans çukurlarda oluşturduğu elektrik alanların etkisiyle elektronların sürekli hızlandırılmasına dayanır.
Lineer hızlandırıcılar güç kaynağı, modülatör, elektron tabancası, RF güç kaynağı, magnetron, klistron, hızlandırıcı tüp ve kolimatör sistemlerinin bir araya gelerek oluşturduğu cihazlardır.
2.5.1.2. Çok Yapraklı Kolimatör
Tedavi alanını oluşturmak için düzenli veya düzensiz birçok liften (yapraktan) oluşan sistemlerdir (Şekil 3) (Çakır ve Bilge, 2012).
Şekil 3: Elekta,Varian ve Siemens hızlandırıcılarına ait MLC tasarımları (Çakır ve Bilge, 2012).
8
2.5.1.3. Lifler Arası Geçirgenlik ve Lif Geçirgenliği
Sızıntı, lifler arası geçirgenlik ve lif geçirgenliği olmak üzere iki bileşenden oluşur.
Sürtünmeyi önlemek amacıyla, lifler arası 0,1 mm boşluk olmalıdır. Bu boşluk yaklaşık olarak %4’ün altında olması gereken sızıntıya neden olur. Lifler arası geçirgenlik, MLC’ler ile etkileşime girmeden direkt olarak tedavi sahasına ulaşması söz konusu olan radyasyon iken; lif geçirgenliği, MLC yaprakları ile etkileşime girerek bir miktar zayıfladıktan sonra arda kalan radyasyondur.
İstenmeyen bu radyasyon miktarının minimum değerde tutulabilmesi için tungsten gibi atom numarası yüksek malzemeler kullanılır. Alan genişliğine bağlı olarak, MLC sızıntısı hesaplanabilir (Arnfield ve ark., 2000).
2.5.1.4. Tongue ve Groove (Dil ve Yuva) Etkisi
MLC uçlarının tam odaklanmaması lifler arasında boşluk (gap) kalmasına neden olmaktadır. Bu boşluklar sızıntı gibi dezavantajlara neden olur. Komşu iki lif arasındaki sızıntıyı minimum seviyeye indirmek için üretici firmalar tongue ve groove tasarımlarına başvurmaktadırlar. Bu dizayna göre MLC’lerin sol ve sağ köşelerinin radyasyon transmisyonları birbirinden faklıdır (Şekil 4).
Şekil 4: Elekta, Siemens ve Varian cihazları MLC’lerine arasındaki ait tongue & groove dizaynları (Çakır ve Bilge, 2012)
9
2.6. İleri (Forward) Planlama ve Ters (İnverse) Planlama
Işın parametrelerinin (açı, ağırlık vb.) uzman doktor ve uzman fizikçi tarafından tedavi planına başlangıçta belirlendiği planlama türüne ileri (forward) planlama denir. Parametreler belirlendikten sonra izodoz eğrileri incelenir ve yorumlanır. İstenilen doz dağılımını elde ederken lif hareketleri ve kama filtrelerden yardım alınabilir.
Hedef dozun ve kritik organ doz sınırlamalarının planlama başlangıcında yazılımda tanımlanması ve optimizasyon programının bu girdilere en uygun şekilde hesaplamasına tersten (invers) planlama denir.
Fiziksel optimizasyonda, tedavi hedefleri tümör hacminin ve riskli organların istenen doz dağılımı dolaylı olarak tanımlanır. Biyolojik optimizasyonda, problem formulasyonu tıbbi amaca daha yakındır. Biyolojik hedeflerin kullanılmasıyla, tümör kontrolü ve sağlıklı dokunun korunması biyolojik modellerle sağlanır.
Seri Organ: Organın hacminin bir kısmı radyasyona maruz kalınca tamamı zarar görüyorsa bu organ seri organ olarak adlandırılır. Örnek: Spinal kord, larenks, beyin sapı, kalp, optik sinir, kiazma, mesane, rektum vb.
Paralel Organ: Organın tüm hacmi belirli miktarda radyasyona maruz kaldığında organın tamamı zarar görüyorsa bu tür organa paralel organ denir. Örnek:
Akciğer, karaciğer, böbrek vb.
2.6.1. Üç Boyutlu Konformal Radyoterapi
Üç boyutlu konformal radyoterapi, radyasyon ışınlarının tümör şekli ile eşleştirilmesiyle yapılan bir tekniktir. Daha önceki yıllarda, tedavi ışınları tümörün yükseklik ve genişliği ile eşleştirilirdi (2B-KRT). Bu şekilde uygulanan tedavide sağlıklı dokular çok fazla tedavi ışınlarının oluşturduğu alana dahil olmaktaydı.
Görüntüleme teknolojisindeki gelişmelerle birlikte tümörü daha iyi görüntülemek ve tedavi etmek daha hassas bir şekilde mümkün olmuştur.
Hassas şekilde yapılan tedavi, tümörü daha sıkı saran ve yok eden yüksek radyasyon dozlarının tedavide kullanımını daha mümkün kılar.
10
2.6.2. Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi (YART)
Klasik eksternal radyoterapide tedavi radyasyon demetlerinin tedavi alanı boyunca tek yoğunlukta veya yoğunluğu değiştirmek için kompansatör veya wedge kullanımı yardımıyla gerçekleştirilir. Demet yoğunluğunun değiştirilmesi ile kompozit bir plan elde etme yoluyla uygulanan tedavi yöntemine yoğunluk ayarlı radyoterapi denir. Burada kompansatör ve wedge; ilerleyen dönemlerde de dinamik çok yapraklı kollimatörler modülasyon sistemleridir.
YART tekniği ile, belirlenen dozun module edilen alandan izosentıra gönderilmesi için sağlam dokular düşük de olsa doz alır. Aynı zamanda istenilen dozun sağlanabilmesi için, hızlandırıcı uzun süre çalışır halde bulunması gerekir.
Yani tedavi nispeten daha uzun sürer (Hall ve ark., 2003).
YART tekniği, statik ve dinamik yoğunluk ayarlı radyoterapi olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Statik yoğunluk ayarlı radyoterapide ışınlama esnasında gantri ve MLC’ler hareketsizdir. Herbir alt alan ışınlanır ve radyasyon kesilir. Ardından farklı bir alt alan oluşturulur ve tekrar radyasyon iletilir. Dinamik yoğunluk ayarlı radyoterapide ise ışınlama sırasında gantri hareketsizdir. Işınlama sırasına hareket eden MLC’ler aracılığıyla doz değişimi sağlanır. Radyasyon kesintiye uğramaksızın her bir alt alan ışınlanır (Khan, 2003)
2.6.3. Volumetrik Ayarlı Ark Terapi
YART uygulamalarının (step and shoot ve dynamic yöntemleri) tedavi ünite gantrisi de dönerek ışınlama yapan şeklidir. Tedavi birden fazla ark veya kısmi ark ile yapılabilir.
Tedavi kontrol sistemi, tedavi süresince her kontrol noktası için belirlenen parametreleri otomatik olarak düzenler. Algoritmalar vasıtasıyla MLC hareketleri kontrol edilerek pozisyon hataları engellenir. Kontrol noktaları arasında kalan bölgelere ark segmentleri adı verilir. Segmentasyon süresince, gantri açı dilimi boyunca doz yoğunluk profilleri yeniden düzenlenir. MLC hareket yönü her bir açı dilimi arasında değişir. Aynı açı diliminde sol alan kenarındaki MLC’ler gantri dönerken sağ kenarına hareket eder (Uzun, 2014).
11
2.7. Foton Doz Hesaplama Yöntemleri (Planlama Algoritmaları)
Modern tedavi planlama sistemleri ile sanal ortamda, gerçeğe en yakın doz hesaplama algoritmaları oluşturulabilir. Bu algoritmalar; düzeltme/ölçüm tabanlı algoritmalar, model tabanlı ya da Monte Carlo tabanlı algoritmalarıdır (Evans MDC, 2006).
2.7.1. Düzeltme/Ölçüm Tabanlı Algoritmalar:
Bu algoritma türünde, referans koşullar sağlanarak düzenli tedavi alanları elde etmek amacıyla, su fantomunda yüzde derin doz, doz profilleri ve output faktörü ölçümleri yapılmalıdır. Tedavideki hasta dozu, belirli tedavi alanları için doku eksiklikleri, doku inhomojenitesi gibi düzeltmeler uygulanarak bulunur. Bu metot tamamıyla ölçümde elde edilen verilere dayalı olarak uygulanır ve zaman açısından ekonomik bir metottur. Su fantomunda elde edilen derin doz ölçümleri arasında interpolasyon yaparak dozu hesaplar ve çeşitli derinliklerde alınan doz profilleri kullanılır. Doku düzensizlikleri ve ikincil elektronlar doz hesaplamasında gözönünde bulundurulmazlar (Şahin ve ark., 2011).
2.7.2. Model Tabanlı Algoritmalar:
Model tabanlı algoritmalarda, Monte Carlo Simülasyonu ile hesaplanmış olan ışın karakteristikleri kullanılır. Meydana gelen etkileşimlerin birim elementi olan kerneller, Monte Carlo yöntemi ile hesaplanır. Doz kernel, birbirinden farklı seviyelerdeki enerji aktarımını ve primer foton doku etkileşimleri ile oluşan sudaki doz hesaplamasını tanımlar. Bu tür algoritmalar, heterojen ortamda absorbe edilen dozun daha gerçekçi tanımlamasını yapar. Hasta görüntü kesitlerindeki Hounsfield Unit (HU) ile inhomojen hasta anatomisi daha iyi örneklenir.
Hesaplanan primer foton enerji akısı, hasta enerji absorbsiyon ve geçen hesabı giriş (input) data olarak kullanılır (Şahin ve ark., 2011).
FFT (Fast Fourier Transform) konvolüsyon ve süperpozisyon algoritmaları olarak, hacimde depolanan doz iki kısımda hesaplanır.
İlk kısımda primer kerneller kullanılarak birincil elektron dozu ve daha sonrada saçılma kernelleri kullanılarak saçılan foton dozu hesaplanır.
12
FFT konvolüsyon, kernelleri kartezyen kordinatlarda gösterir ve heryerde değişmez. Süperpozisyon ise kernelleri küresel kordinatlarda gösterir ve lokal ellektron yoğunluğu varyasyonları ile değişime izin verir. Böylece homojen olmayan yapılarda daha iyi sonuç elde edilir.
2.7.3. Monte Carlo Tabanlı Algoritmalar:
Monte Carlo Tabanlı algoritmaların çalışma prensibi, madde içindeki çok sayıda foton ve parçacığın etkileşim olasılık hesabı temeline dayanır. Foton ve elektronların etkileşim olasılıklarını belirlemek için temel fizik yasaları kullanılır.
Algoritmalar arasında en doğru doz hesaplama yöntemi olarak bilinir (Şahin ve ark., 2011).
Simülasyona, bir foton veya elektron ile başlanır. Ortamda hareket edecek olan parçacık veya fotonun hareket mesafesi belirlenir. Yani etkileşim koordinatları yazılıma girilir. Meydana gelme olasılığı varolan etkileşimlerin türleri yazılır.
Oluşacak parçacık veya fotonun enerjisi ve yönü belirlenir. Bu adımların tamamı parçacık veya fotonun enerjisinin alt limitine ininceye kadar veya ilgilenilen aralığın dışına çıkıncaya kadar tekrar edilir.
2.8. Konformalite ve Homojenite İndeksleri
Bu çalışmada, tedavi planlarının kalite değerlendirmesinde, ICRU’nun (International Commission on Radiation Units and Measurements) 83 Numara’lı raporunda belirtilen homojenite ve konformite indeks formülleri kullanılmıştır (ICRU83, 2010).
HI =D%2− D%98
D%50 D%2 : PTV hacminin %2’sinin aldığı doz D%98: PTV hacminin %98’inin aldığı doz D%50: PTV hacminin %50’sinin aldığı doz
CI = TVRI TV x
TVRI VRI
TVRI : Referans izodozu alan hedef hacmi TV: Hedef hacmi
VRI: Hedef hacim ve hedef dışı bölgedeki referans dozu alan toplam hacim
13
ICRU’nun 83 Numara’lı raporunda belirtildiğine göre homojenite indeks değerinin 0’a, konformite indeks değerinin ise 1’e yakın olması optimum tedavi planı hesaplamak bakımından istenen durumdur.
ICRU 83 Raporu’na göre, hesaplanan tedavi planlamasının homojenitesinin en iyi olması için CTV’nin yüzde ikisinin aldığı dozun düşük olması ve CTV’nin yüzde doksansekizinin aldığı dozun yüksek olması idealdir. Medyan dozun ise referans doza yakın olması beklenir.
2.9. Doz Sınırlamaları
Kritik organ dozları belirlenirken QUANTEC (Quantitative Analysis of Normal Tissue Effects in the Clinic) doz-hacim limitleri dikkate alınmıştır (Tablo 2).
Tablo2: Kritik organlar için tanımlanan doz sınırlamaları (Uzun, 2014) Kritik Organlar Doz Sınırlamaları Kritik Organlar Doz Sınırlamaları
Tiroid V26<20% Akciğer Ortalama Doz<20 Gy, V5<60,V20<30%
Larinks Ortalama Doz<44Gy Spinal Kord Maksimum 45 Gy Oral Kavite Ortalama Doz<30Gy Böbrek V12<55%,V18<35,V20<25
Mandibula Maksimum 70 Gy
Beyin Sapı V60<1% Karaciğer V20<60%
14
3. GEREÇ VE YÖNTEMLER 3.1. Gereçler
Bu çalışma Uludağ Üniversitesi Tıp Fakültesi Radyasyon Onkolojisi Anabilimdalı’nda gerçekleştirilmiştir.
Çalışmada kullanılan cihazlar ve sistemler aşağıdaki gibidir:
SIEMENS Somatom Emotion Duo BT Simülatör Ünitesi
DOSIM Konturlama Sistemi
SIEMENS Artiste 5960 Lineer Hızlandırıcı Tedavi Cihazı
CMS XiO 3 Boyutlu Tedavi Planlama Sistemi
Elekta Lineer Hızlandırıcı Tedavi Cihazı
Monaco Tedavi Planlama Yazılımı
3.1.1. SIEMENS Somatom Emotion Duo BT ve Simülatör Ünitesi
SIEMENS Somatom Emotion (Erlangen, Germany) bilgisayarlı tomografi ve simülatör ünitesi 45x153 cm alan boyutlarına kadar alan tarama ve -300/+300 gantri açılarına kadar dönebilir özelliktedir (Şekil 5).
Şekil 5: SIEMENS Somatom Emotion Duo BT-Simülatör Ünitesi, Uludağ Üniversitesi Tıp Fakültesi Radyasyon Onkolojisi Anabilimdalı.
15
Bu ünitede elde edilen görüntüler film çekim, banyolama gibi işlemlere gerek duyulmadan DICOM sayesinde online şekilde planlama sistemlerine aktarılır ve tedavi planlamada kullanılır.
3.1.2. Siemens Artiste Lineer Hızlandırıcı Cihazı
6 ve 15 MV ile 6, 9, 12, 15 ve 21 MeV foton ve elektron enerji seviyelerinde tedavi özelliğine ve 160 liften oluşan kolimatör sistemine sahiptir. Bu sistemdeki kolimatörler x kolimatörü olarak adlandırılır. Cihaz aynı zamanda üst kolimatör sistemine sahiptir. Üst kolimatör sistemi (y kolimatörü) bağımsız hareket edebilen çenelerden oluşur. Lif genişliği 5 mm’dir. Cihaz katı ve sanal wedge filtre özelliklerine sahiptir. Sanal wedgeler 15, 30, 45 ve 60 derecedir (Kurt, 2013).
3.1.3. Elekta Synergy Lineer Hızlandırıcı Cihazı
Elekta Synergy Lineer Hızlandırıcı Cihazı 160 adet (MLC) çok yapraklı kolimatörlere sahiptir. MLC’ler sayesinde koruma bloklarına gerek duyulmadan istenilen geometride alanlar açılarak tedavi imkanı sunar. Megavoltaj (MV) ve EPID (Elektronik Portal Görüntüleme Sistemi) ile alan kontrolü elektronik ortamda yapılabilmektedir. 6 ve 15 MV enerji seviyelerinde tedavi yapma kapasitesine sahiptir.
Karbon fiber masa sayesinde tedavi tüm açılar için mümkündür. Tedavide standart SSD 100 cm’dir. Konturlama ve planlama; Monaco Planlama yazılımı ile yapılmakta aynı zamanda DOSIM konturlama sisteminden kontur aktarmak da mümkündür.
3.1.4. Alderson Randofantom
Dozimetrik ölçümler katı fantom, su fantomu ve insan eşdeğeri fantomlar kullanılarak yapılmaktadır. X-ışını ve elektronlar için soğurma bakımından insan dokusuna en yakın fantomlar 30 yılı aşkın süredir kullanılan Alderson rando fantomlarıdır (Yeşil, 2009).Doku eşdeğeri malzemeden üretilmiş olan rando fantom, birbirine paralel 2,5 cm kalınlığında kesitlerden oluşmaktadır (Şekil 6). Bu kesitler birbirine içten çıkarılıp tekrar takılabilir destek çubukları ile bağlıdır. Her bir kesit kemik, yumusak doku veya akciğer dokusuna eşdeğer pinlerle kapalı olan çukurlara sahiptir. Bu çukurlar, üzerindeki pinler çıkarılıp yerine dozimetre takılacak şekilde dizayn edilmiştir. Rando fantomun anatomisi; 155 cm boyunda, 55 kg ağırlığında bir
16
kadını temsil eder (Yeşil, 2009). Rando fantom malzemesinde; yumuşak dokular;
insan vücudundaki yumuşak dokuların ortalama yoğunluğuna eşdeğer yoğunluktadır.
İskelet; iyi şekil alabilmesi ve kortikal kemik ve spongoz ile aynı kütle yoğunluk ve zayıflatma katsayısına sahip olması amacıyla polimer döküm malzemeden yapılmıştır. Akciğerler ise 0,30 g/cc özgül ağırlığına sahip sentetik köpükten yapılmıştır (Yeşil, 2009).
Şekil 6: Rando fantom (Uludağ Üniversitesi Tıp Fakültesi, Radyasyon Onkolojisi Anabilimdalı, Ocak 2017)
3.2. Yöntem
Randofantomun BT görüntüsü sırtüstü masaya düz pozisyonda 3 mm kesit kalınlığında alınmıştır (Şekil 7).
Şekil 7: BT cihazında, sırtüstü masaya düz pozisyonda rando fantom (Uludağ Üniversitesi Tıp Fakültesi, Radyasyon Onkolojisi Anabilimdalı, Ocak 2017)
17
Elde edilen BT görüntüsü, Siemens marka DOSIM konturlama sistemine aktarılmıştır. Siemens DOSIM’de rando fantomda mevcut olan kritik organların konturlaması yapılmıştır. Konturlaması yapılan BT görüntüsünde GTV Servikal ve GTV Lomber volümlerine tüm eksenlerde 0.5 cm’lik marj verilerek her bir volüm için sırayla CTV Servikal ve CTV Lomber volümleri oluşturulmuştur. Bu şekilde konturlaması tamamlanan BT görüntüsü, Monaco Tedavi Planlama Sistemi’ne ve XiO Tedavi Planlama Sistemi’ne aktarılmıştır (Şekil 8).
Şekil 8: DOSIM’de konturlanan hedef hacim ve riskli organların sagital kesit görüntüsü (Siemens Fuijitsu DOSIM Konturlama Bilgisayarı ).
3.2.1. Randofantomun BT Görüntüsü ile 3B-KRT Tedavi Planının Yapılması Servikal Vertebranın 3B-KRT ile Işınlanması: Alan merkezi çenenin hemen altında, orta hatta ve vertebraya teğet olacak şekilde konumlandırılmıştır. Tiroid korunarak sağ ve sol laterallerden tedavi alanları yerleştirilmiştir (Şekil 9).
Şekil 9: Servikal vertebra 3B-KRT planı transvers kesitte tedavi alanları
18
Lomber Vertebranın 3B-KRT ile Işınlanması: Lomber vertebra için üç ayrı 3B konformal tedavi planı hesaplanmıştır. Kullanılan enerjiler 6 ve 15 MV’dir.
Birinci planda lomber vertebra AP ve PA olmak üzere iki açıdan ışınlama yapılmıştır (Şekil 10).
Şekil 10: Lomber 3B-KRT iki alanlı plan transvers görüntüsü
İkinci tedavi planında, iç içe AP ve PA alanları yerleştirilerek tedavi planı hesaplanmıştır (Şekil 11).
Şekil 11: İç içe alan yöntemi ile lomber planı transvers kesiti
Üçüncü planda ise bir adet AP ve böbrekler tedavi sahasından çıkarılacak şekilde iki arka oblik ışın yerleştirilerek tedavi hesabı yapılmıştır (Şekil 12).
19
Şekil 12: Lomber vertebra için anterior ve oblik ışınlarla yapılan 3B-KRT plan transvers kesiti
3.2.2. Randofantomun BT Görüntüsü ile YART Tedavi Planı Yapılması
Servikal Vertebranın YART ile Işınlanması: Servikal vertebra için bir adet 0, 52, 104, 156, 208, 260, 302 derece açılarında yedi adet tedavi ışınına sahip (Şekil 13) ve iki adet (planların birinde 110 derece gantri açılı alanda 345 derece kollimatör açılı ve 250 gantri açılı alanda 15 derece kollimatör açılarına sahip ışınlar olmak üzere) 110, 130, 150, 180, 210, 230 ve 250 derece açılarında (Şekil 14) (Şekil 15) yine yedi adet ışına sahip olmak üzere toplamda üç adet YART tekniği ile tedavi planı hesaplanmıştır.
Şekil 13: Servikal vertebra birinci YART tedavi planı
20
Şekil 14: Servikal vertebra ikinci YART tedavi planı
Şekil 15: Servikal vertebra kollimatör açılı YART tedavi planı
Lomber Vertebranın YART ile Işınlanması: Lomber vertebra için bir tane 0, 52, 104, 156, 208, 260, 302 derece açılarında yedi adet tedavi ışınına sahip (Şekil 16) ve bir adet 110, 130, 150, 180, 210, 230 ve 250 derece açılarında (Şekil 17) yine yedi adet ışına sahip olmak üzere toplamda iki adet YART planı hesaplanmıştır.
Şekil 16: Lomber vertebra için hesaplanan birinci YART tedavi planı
21
Şekil 17: Lomber vertebra için hesaplanan ikinci YART tedavi planı
3.2.3.Randofantomun BT Görüntüsü ile VMAT Tedavi Planı Yapılması
CTV Servikal ve CTV Lomber volümlerine 0.3 cm’lik marjlar verilerek her bir volüm için PTV oluşturuldu. Servikal planı için medulla spinalisin servikal vertebra içerisinde kalan kısmı çıkarılarak ikinci bir medulla spinalis (PRV medulla spinalis) oluşturuldu. Aynı işlem lomber bölge ışınlaması için yaplan planlarda kullanılmak üzere tekrarlandı.
Tüm VMAT planları 6 MV’lik fotonlar ile yapılmıştır. Ters planlama parametreleri Şekil 18’deki gibidir.
Şekil 18: VMAT tedavi hesaplarnda kullanılan ters planlama parametreleri
Servikal Vertebranın VMAT ile Işınlanması: Plan merkezi belirlenerek, fantomu 150 derece ile tiroid ışınlanmayacak şekilde sağ ve soldan saran sırasıyla saat yönünün tersinde ve saat yönünde iki ve bir tam ark yerleştirildi (CCW 330-180 ve CW 30-180 arası) (Şekil 19).
22
Şekil 19: Servikal vertebra için hesaplanan üç arklı VMAT tedavi planı
Ayrıca aynı plan merkezinde, tam ark ile bir VMAT tedavi plan hesabı yapıldı (Şekil 20).
Şekil 20: Servikal vertebra için hesaplanan tam ark VMAT tedavi planı
Lomber Vertebranın VMAT ile Işınlanması: Plan merkezi belirlenerek, tedavi düzlemine, böbrekler korunacak şekilde üç adet kısmi ark ve bir tam ark yerleştirilerek plan hesaplandı (Şekil21).
Şekil 21: Lomber vertebra için hesaplanan üç arklı VMAT tedavi planı
Ayrıca tam ark ile bir VMAT tedavi plan hesabı yapıldı. Her iki VMAT tedavi planı için enerji olarak 6 MV tercih edildi (Şekil 22).
23
Şekil 22: Lomber vertebra için hesaplanan tam ark VMAT tedavi planı
3.2.4 Spinal Kordun Tedavi Bölgesinden Çıkarılmasıyla Hesaplanan YART ve VMAT Tedavi Planlaması
Monaco Tedavi Planlama Sistemi’nde YART ve VMAT teknikleri ile hesaplama yapmanın bir avantajı vertebra ışınlaması yaparken riskli organları ve istenen dokuları daha iyi koruyabilmektir. Medulla spinalis de bu organlardan biridir.
Özellikle ikinci seri radyoterapide, vertebral metastazlarda spinal kordu korumak istenmektedir. Bu amaçla spinal kordun tedavi bölgesinden çıkarılmasıyla hesaplanan YART ve VMAT tedavi planlarında spinal kord için servikal vertebra ve lomber vertebra için ayrıca yeni birer hedef volüm oluşturulmuştur (Şekil 23). 3B- KRT tekniği ile spinal kordu bu şekilde tedavi alanından çıkarmak mümkün değildir.
Yapılan planlamalarda bu hedef volümler kullanılmıştır.
Şekil 23: Spinal kordun CTV den çıkarılması ile oluşturulan lomber bölgedeki hedef volüm
Bu kısımda servikal bölge (Şekil 24) (Şekil 25) ve lomber bölge (Şekil 26) (Şekil 27) için birer VMAT tedavi planı ve birer YART tedavi planı olmak üzere toplamda dört tane tedavi planı hesaplanmıştır.
VMAT tedavi planlamalarında tam ark tedavi alanları ve 6 MV enerjili foton kullanılmıştır.
24
Şekil 24: Servikal vertebra için hesaplanan VMAT tedavi planı
Şekil 25: Lomber vertebra için hesaplanan VMAT tedavi planı
YART tekniği ile hesaplanan tedavi planlarında ise 110, 130, 150, 180, 210, 230 ve 250 derece açılarında yedi adet ışın kullanılmıştır (Şekil 26) (Şekil 27).
Şekil 26: Servikal vertebra için hesaplanan YART tedavi planı
25
Şekil 27: Lomber vertebra için hesaplanan YART tedavi planı
26
4.BULGULAR
Bu çalışma Uludağ Üniversitei Tıp Fakültesi Radyasyon Onkolojisi Anabilimdalı’na ait rando fantom kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Rando fantomun bilgisayarlı tomografisi alınarak, bu görüntü üzerinde servikal ve lomber vertebralara 3B-KRT, VMAT ve YART tedavi planlama sistemleri ile hesaplamalar yapılmıştır.
Her iki bölge için toplam plan sayısı 13 adettir. Bu tedavi planları ile elde edilen sonuçlar, DVH (Dose Volume Histogram) yardımıyla riskli organ dozları ve hedef volüme verilen doz verileri tablolarda gösterilmiştir.
Hesaplanan tedavi planları ile elde edilen verileri sınıflandırmak amacıyla yapılan kısaltmalar şu şekildedir:
S-3BKRT: Servikal vertebra için, sağ ve sol laterallerden birer tedavi alanı yerleştirilerek hesaplanan konformal radyoterapi tedavi planı
S-VMAT1: Servikal vertebrada iki yarım ve bir tam ark ışınları yerleştirilerek hesaplanan radyoterapi tedavi planı
S-VMAT2: Servikal vertebra için, bir tam ark ışın yerleştirilerek hesaplanan radyoterapi tedavi planı
S-YART1: Servikal vertebra için 0, 52, 104, 156, 208, 260, 302 derece açılarında yedi adet tedavi ışınına sahip YART tedavi planı
S-YART2: Servikal vertebra için 110, 130, 150, 180, 210, 230 ve 250 derece açılarında yedi adet tedavi ışınına sahip YART tedavi planı
S-YART3: Servikal vertebra için 110, 130, 150, 180, 210, 230 ve 250 derece açılarında yedi adet tedavi ışınına sahip, 110 dereceli ve 250 dereceli tedavi alanlarında 15’er derecelik kollimatör açısı olan YART tedavi planı
L-3BKRT1: Lomber vertebra için, AP ve PA alanları yerleştirilerek hesaplanan konformal radyoterapi tedavi planı
L-3BKRT2: Lomber vertebra için, iç içe AP ve PA alanları yerleştirilerek hesaplanan konformal radyoterapi tedavi planı
L-3BKRT3: Lomber vertebra için, bir adet AP ve iki arka oblik tedavi alanları yerleştirilerek hesaplanan konformal radyoterapi tedavi planı
27
L-VMAT1: Lomber vertebra için, iki yarım ve bir tam ark ışınları yerleştirilerek hesaplanan radyoterapi tedavi planı
L-VMAT2: Lomber vertebra için, bir tam ark ışın yerleştirilerek hesaplanan radyoterapi tedavi planı
L-YART1: Lomber vertebra için 0, 52, 104, 156, 208, 260, 302 derece açılarında yedi adet tedavi ışınına sahip YART tedavi planı
L-YART2: Lomber vertebra için 110, 130, 150, 180, 210, 230 ve 250 derece açılarında yedi adet tedavi ışınına sahip YART tedavi planı
S-VMATsc: Spinal kordun CTV’den çıkarılması ile oluşturulan yeni CTV ile yapılan servikal tam ark VMAT tedavi planı
S-YARTsc: Spinal kordun CTV’den çıkarılması ile oluşturulan yeni CTV ile yapılan servikal YART tedavi planı
L-VMATsc: Spinal kordun CTV’den çıkarılması ile oluşturulan yeni CTV ile yapılan lomber tam ark VMAT tedavi planı
L-YARTsc: Spinal kordun CTV’den çıkarılması ile oluşturulan yeni CTV ile yapılan lomber YART tedavi planı
4.1.Veriler
Yapılan radyoterapi tedavi planları ile elde edilen veriler, servikal vertebra için hesaplanan, lomber vertebra için hesaplanan ve spinal kordun CTV’den çıkarılması ile oluşturulan yeni CTV ile hesaplanan tedavi planları olmak üzere üç grupta incelenmiştir.
4.1.1 Servikal Vertebra Planlarında Elde Edilen Veriler
Servikal Vertebra için hesaplanan tedavi planlarında elde edilen veriler Tablo3’teki gibidir.
Tablo 3: Servikal vertebra CTV dozları
Servikal vertebraya ait CTV dozlarına bakıldığında, CTV’nin yüzde ikisinin aldığı en yüksek doz S-VMAT1 planı ile elde edilirken, en düşük doz S-YART3
Plan Adı CTVservikal
2%
CTVservikal
98%
CTVservikal
50% MU/fx Plan Maksimum Dozu
S-3BKRT 3170 2520 3030 308,7 3256,8
S-VMAT1 3212,9 3034 3124,3 561,09 3318,5
S-VMAT2 3183,8 3027,6 3117,1 503,31 3277,3
S-YART1 3204,4 2988,1 3096,6 443,8 3303,2
S-YART2 3180 3021,2 3098,6 434,88 3299,7
S-YART3 3166,3 3011,2 3087,6 440,12 3237,4
28
planı ile elde edilmiştir. Yüzde doksansekizinin aldığı doza bakıldığında ise en yüksek CTV dozu yine S-VMAT1 planı ile elde edilirken, en düşük doz, S-3BKRT ile elde edilmiştir. CTV’nin yüzde ellisinin aldığı doza bakıldığında ise en yüksek doz tekrar S-VMAT1 ile elde edilirken, en düşük doz yüzdedoksansekizinde olduğu gibi S-3BKRT planı ile elde edilmiştir.
Grafik 1: Servikal Vertebra için hesaplanan tedavi planları için maksimum doz grafiği
Hesaplanan tedavi planlarında maksimum doz S-3BKRT planında 32,56 Gy, S-VMAT1 planında 33,18 Gy, S-VMAT2 planında 32,77 Gy, S-YART1 planında 33,03 Gy, S-YART2 planında 32,99 Gy ve S-YART3 planın da 32,37 Gy’dir.
Optimal plan elde edilirken en yüksek maksimum plan dozu S-VMAT1 planında görülürken, en düşük maksimum plan dozu S-YART3 planında görülmüştür (Grafik1).
3180 3200 3220 3240 3260 3280 3300 3320 3340
S-3BKRT S-VMAT1 S-VMAT2 S-YART1 S-YART2 S-YART3
Maksimum Doz
Plan Maksimum Doz
29
Grafik 2: Servikal Vertebra için hesaplanan tedavi planları için toplam MU/fx grafiği
Monaco Tedavi Planlama Sistemi kullanılarak yapılan tedavi planlarında fraksiyon başına düşen MU değerleri S-3BKRT planında 308, S-VMAT1 planında 561, S-VMAT2 planında 503, S-YART1 planında 443, S-YART2 planında 434 ve S- YART3 planında ise 440’tır. Optimal plan elde edilirken en yüksek fraksiyon başına MU değeri S-VMAT1 planında görülürken, en düşük maksimum plan dozu S- 3BKRT planında görülmüştür (Grafik 2).
Grafik 3: Servikal Vertebra için hesaplanan tedavi planlarında elde edilen Homojenite katsayısı grafiği
0 100 200 300 400 500 600
S-3BKRT S-VMAT1 S-VMAT2 S-YART1 S-YART2 S-YART3
MU/fx
Plan MU/fx
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
S-3BKRT S-VMAT1 S-VMAT2 S-YART1 S-YART2 S-YART3
Homojenite İndeksi
Plan HI
30
Hesaplanan tedavi planlarında HI, S-3BKRT planında 0,21; S-IMRT1 planında 0,06; S-VMAT1, S-VMAT2, S-YART2 ve S-YART3 planlarında ise 0,05 olarak hesaplanmıştır. Optimal plan elde edilirken en yüksek HI değeri S-3BKRT planında görülürken, en düşük HI değeri ise S-VMAT1, S-VMAT2, S-YART2 ve S- YART3 planlarında görülmüştür (Grafik 3).
Grafik 4: Servikal Vertebra için hesaplanan tedavi planlarında elde edilen Konformite İndeks grafiği
Hesaplanan tedavi planlarında konformite indeks değerleri, S-3BKRT planında 0,86; S-VMAT1, S-VMAT2, S-YART1 ve S-YART3 tedavi planlarında 1,05 ve S-YART2 planında ise 0,96’dır. Optimal plan elde edilirken en yüksek konformite indeks değeri 1,05 iken en düşük S-3BKRT tedavi planında elde edilen 0,86 değeridir (Grafik 4).
Servikal vertebra planları için tiroid dozları Tablo 4’te belirtildiği gibidir. En düşük minimum tiroid dozunu S-3BKRT planı sağlarken, en yüksek minimum tiroid dozu S-YART2 tedavi planında görülmüştür. Tiroidin maksimum dozlarına bakıldığında ise en düşük doz S-YART2 planında, en yüksek doz ise S-YART1 tedavi planında görülmüştür. En düşük ortalama tiroid dozu S-3BKRT tedavi planı ile sağlanırken en yüksek ortalama tiroid dozu S-VMAT2 tedavi planında görülmektedir. QUANTEC’e göre V26 dozları %20’nin altında olmalıdır. V26
dozlarına bakıldığında tüm planlar bu koşulu sağlamaktadır. En iyi sağlayan plan ise S-YART3 tedavi planlamasıdır.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
S-3BKRT S-VMAT1 S-VMAT2 S-YART1 S-YART2 S-YART3
Konformite İndeks
Plan CI
31
Tablo 4: Tiroidin aldığı dozlar (cGy)
Yapılan tedavi planlarında larenksin aldığı dozlar Tablo 5’te belirtildiği gibidir. En düşük minimum larenks dozunu S-3BKRT planı sağlarken, en yüksek minimum larenks dozu S-YART2 tedavi planında görülmüştür. Larenksin aldığı maksimum dozlara bakıldığında ise en düşük doz S-YART2 planında, en yüksek doz ise S-3BKRT tedavi planında görülmüştür. En düşük ortalama larenks dozu S- 3BKRT tedavi planı ile sağlanırken en yüksek ortalama larenks dozu S-YART3 tedavi planında görülmektedir. QUANTEC’e göre ortalama dozları 44 Gy’in altında olmalıdır. Çalışmamızda 30 Gy kullanıldığı için bu limit sorun teşkil etmemiştir. Bu koşulu en iyi sağlayan plan ise 3B-KRT planıdır.
Tablo 5: Larenksin aldığı dozlar (cGy)
Plan Adı Larenks (Minimum) Larenks (Maksimum) Larenks (Ortalama)
S-3BKRT 322,0 3253,0 2743,0
S-VMAT1 1866,3 3195,6 2790,8
S-VMAT2 1962,8 3206,9 2811,7
S-YART1 1755,9 3200,7 2753,5
S-YART2 2150,0 3194,2 2819,6
S-YART3 2069,8 3201,5 2820,8
Hesaplanan tedavi planlarında oral kavitenin aldığı dozlar Tablo 6’daki gibidir. En düşük minimum oral kavite dozunu S-3BKRT planı sağlarken, en yüksek minimum oral kavite dozu S-VMAT2 tedavi planında görülmüştür. Oral kavitenin aldığı maksimum dozlara bakıldığında ise en düşük doz S-3BKRT planında, en yüksek doz ise S-YART2 tedavi planında görülmüştür. En düşük ortalama oral kavite dozu S-3BKRT tedavi planı ile sağlanırken en yüksek ortalama doz S-YART2 tedavi planında görülmektedir. QUANTEC’e göre ortalama dozları 30 Gy’nin altında olmalıdır. Buna göre en iyi sağlayan plan ise 3B-KRT planıdır.
Plan Adı Tiroid (Minimum) Tiroid (Maksimum) Tiroid (Ortalama) Tiroid (V26)
S-3BKRT 127 3142 1174 13,9
S-VMAT1 1330,3 3143,3 2195,3 22,79
S-VMAT2 1382,9 3216 2286,1 25,83
S-YART1 1139,6 3248,2 2179 23,67
S-YART2 1592,5 3032,1 2201,8 11,68
S-YART3 1560,2 3057,1 2181,9 11,21
32
Tablo 6: Oral kavitenin aldığı dozlar (cGy)
Plan Adı Oral Kavite (Minimum) Oral Kavite (Maksimum) Oral Kavite (Ortalama)
S-3BKRT 75,0 321,0 112,0
S-VMAT1 824 2054,5 1243,6
S-VMAT2 894,9 2116,8 1350,3
S-YART1 812,3 2143,0 1138,0
S-YART2 747,6 2571,6 1477,1
S-YART3 808,9 2384,4 1465,1
Servikal vertebraya ait tedavi planlarında mandibulanın aldığı dozlar Tablo 7’deki gibidir. En düşük minimum mandibula dozunu S-3BKRT planı sağlarken, en yüksek minimum mandibula dozu S-VMAT1 tedavi planında görülmüştür.
Mandibulanın aldığı maksimum dozlara bakıldığında ise en düşük doz S-YART2 tedavi planında, en yüksek doz ise S-3BKRT tedavi planında görülmüştür. En düşük ortalama mandibula dozu S-3BKRT tedavi planı ile sağlanırken en yüksek ortalama mandibula dozu S-YART2 tedavi planında görülmektedir. QUANTEC’e göre mandibula maksimum dozu 70 Gy’in altında olmalıdır. Reçete edilen doz 30 Gy olduğundan bu koşul mandibula açısından sorun teşkil etmemektedir. Bu koşulu en iyi sağlayan plan ise 3B-KRT planıdır.
Tablo 7: Mandibulanın aldığı dozlar (cGy)
Plan Adı Mandibula (Minimum) Mandibula (Maksimum) Mandibula (Ortalama) S-3BKRT
68,0 3157,0 648,0
S-VMAT1 585,6 2899,4 1290,3
S-VMAT2 549,1 2835,8 1288,7
S-YART1 639,3 2939,3 1402,0
S-YART2
465,5 2505,8 1238,9
S-YART3
482,4 2575,7 1225
Servikal vertebraya ait tedavi planlarında beyin sapı alan içerisine çok az miktarda girmiş olsa da, beyin sapının aldığı dozlar Tablo 8’deki gibidir. En düşük minimum beyin sapı dozunu S-3BKRT planı sağlarken, en yüksek minimum beyin sapı dozu S-YART1 tedavi planında görülmüştür. Beyin sapının aldığı maksimum dozlara bakıldığında ise en düşük doz S-3BKRT tedavi planında, en yüksek doz ise S-YART1 tedavi planında görülmüştür. En düşük ortalama beyin sapı dozu S- YART1 tedavi planı ile sağlanırken en yüksek ortalama beyin sapı dozu S-3BKRT tedavi planında görülmektedir. QUANTEC’e göre beyin sapının V60 dozu %1’in altında olmalıdır. Reçete edilen doz 30 Gy olduğundan bu koşul beyin sapı açısından sorun teşkil etmemektedir.
33
Tablo 8: Beyin sapının aldığı dozlar (cGy)
Servikal vertebra radyoterapisinde akciğerlerin sadece apeks kısımları tedavi alanına girmektedir. Servikal vertebraya ait tedavi planlarında sol akciğerin aldığı dozlar Tablo 9’daki gibidir. En düşük minimum sol akciğer dozunu S-3BKRT, S- YART1 ve S-YART2 tedavi planları sağlarken, en yüksek minimum sol akciğer dozu S-VMAT1 ve S-VMAT2 tedavi planlarında görülür. Sol akciğerin aldığı maksimum dozlara bakıldığında ise en düşük doz S-3BKRT tedavi planında, en yüksek doz ise S-YART3 tedavi planında görülmüştür. En düşük ortalama sol akciğer dozu S-3BKRT tedavi planı ile sağlanırken en yüksek ortalama sol akciğer dozu S-YART3 tedavi planında görülmektedir. QUANTEC’e göre akciğer V5 dozu
%65’in altında, V20 dozu %37’nin altında ve ortalama dozu 20 Gy’in altında olmalıdır. Buna göre tüm planlar bu koşulu sağlamaktadır. En iyi sağlayan plan ise 3B-KRT planıdır.
Tablo 9: Sol Akciğerin aldığı dozlar (cGy)
Plan Adı Beyin Sapı (Minimum) Beyin Sapı (Maksimum) Beyin Sapı (Ortalama) Beyin Sapı (V60)
S-3BKRT 110,0 2956,0 1231,0 0
S-VMAT1 110,7 3180,9 1090,2 0
S-VMAT2 110,6 3192,6 1088,4 0
S-YART1 129,4 3246,6 1061,8 0
S-YART2 120,0 3190,0 1077,0 0
S-YART3 123,4 3189,0 1085,4 0
Plan Adı Sol Akciğer (Minimum)
Sol Akciğer (Maksimum)
Sol Akciğer
(Ortalama) Sol Akciğer (V5) Sol Akciğer (V20)
S-3BKRT 0 769,0 14,0 0,08 0
S-VMAT1 0,2 1683,7 16,8 0,24 0
S-VMAT2 0,2 1824,4 18,1 0,29 0
S-YART1 0 1948 22,1 0,31 0
S-YART2 0 1987 21,6 0,33 0
S-YART3 0 2209,6 22,4 0,37 0,01
34
